Общая характеристикажидких диэлектриков.

Лабораторная работа № 2

Жидкие диэлектрики

 

Выполнил ст. группы: ЭПб-151

Емельянов Сергей Владимирович

 

Преподаватель, к.т.н:

Малахова Татьяна Федоровна

 

Кемерово 2017

 

Цель работы: Ознакомление с жидкими диэлектриками и их применение.

 

Жидкие диэлектрики

Диэлектрик— вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток. Жидкие диэлектрики — молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 10¹⁰ Ом см.Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры.

Общая характеристикажидких диэлектриков.

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Свойства наиболее применяемых жидких диэлектриков

Растительные масла

К растительным маслам относятся касторовое, тунговое, льняное, конопляное. Растительные масла — слабополярные диэлектрики. Касторовое масло имеет высокую нагревостойкость и используется как пластификатор и для пропитки бумажных конденсаторов. Тунговое, льняное и конопляное масла относятся к «высыхающим» маслам. Высыхание обусловлено не испарением жидкости, а химическим процессом, в основе которого лежит окислительная полимеризация. Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.

Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0,95-0,97 Мг/м3, температура застывания от минус 10 до минус 180 °С; диэлектрическая постоянная Ɛ равна 4,0 - 4,5 при температуре 200 °С; Е_пр=15-20 Мв/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте.

Льняное масло золотисто - желтого цвета получается из семян льна. Его плотность 0,93-0,94 Мг/м3, температура застывания - около -200 °С.

Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым и даже токсично. Плотность тунгового масла — 94 Мг/м³, температура застывания — от 0 до минус 50 °С.
По сравнению с льняным маслом тунговое высыхает быстрее. Оно даже в толстом слое высыхает более равномерно и дает водонепроницаемую пленку, чем льняное.

 

Растительные масла

Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.

 

Пробой жидких диэлектриков

 

Электрическая форма пробоя, развивающаяся за время 10^-5–10^-8с, наблюдается в тщательно очищенных жидких диэлектриках и связывается с инжекцией электронов с катода. Е _пр при этом достигает 10³ МВ/м.

Капельки воды (полярной жидкости) в техническом масле под влиянием электрического поля поляризуются, вытягиваются в эллипсы, притягиваются друг другу разноименно заряженными концами, образуя цепочки «капель» с повышенной проводимостью, по которым происходит электрический пробой.

В технически чистых жидких диэлектриках пробой носит тепловой характер. Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа, приводит к перегреву жидкости, что может послужить причинойзакипания капелек влаги (локальный перегрев) и возникновению газового канала между электродами.

Сажа и обрывки волокон в жидкости приводят к искажению электрического поля в жидкости, понижая электрическую прочность жидкого диэлектрика.

На высоких частотах происходит разогрев жидкости за счет релаксационных потерь и наблюдается термическое разрушение жидкости.

На электрический пробой жидких диэлектриков влияют многие факторы, к числу которых относятся:

- материал электродов;

- примеси;

- загрязнение жидкости;

- дегазация жидкости и электродов;

- длительность воздействия напряжения;

- скорость возрастания напряжения и его частота;

- температура, давление и др.

Пробивное напряжение в неочищенных жидкостях определяется действующим значением напряжения (тепловой характер пробоя), в очищенных – амплитудным (электрическая форма пробоя) значением напряжения.

Более сильное влияние как жидких, так и газообразных примесей и загрязнений сказывается на низких частотах. Увеличение электрической прочности трансформаторного масла происходит при фильтрации и осушке (при частоте 50 Гц — втрое, на частоте 10⁵ Гц — только на 30%).

Для многих жидкостей в зависимости пробивного напряжения от температуры имеется максимум при температурах 30–80^оС, высота которого уменьшается с ростом частоты (в пределах 0.4–12 МГц). Кривая тангенса угла диэлектрических потерь при температуре максимума проходит через минимум.

Увеличение давления от 60 до 800 мм.рт.ст. увеличивает пробивное напряжение на 200–300%. Добавка к жидкости частиц вещества с диэлектрической проницаемостью большей, чем у жидкости, приводит к росту тока в несколько раз.

 

Вывод

Я ознакомился в данной лабораторной работе с жидкими диэлектриками. В ходе работы была рассмотрена общая характеристика жидких диэлектриков, свойства наиболее применяемых жидких диэлектриков, в отдельности рассматривались такие диэлектрики как: нефтяные электроизоляционные масла, синтетические жидкие диэлектрики, растительные масла. Были изучены применения данных диэлектриков. В завершении работы изучался пробой у жидких диэлектриков.

 

 

Лабораторная работа № 2

Жидкие диэлектрики

 

Выполнил ст. группы: ЭПб-151

Емельянов Сергей Владимирович

 

Преподаватель, к.т.н:

Малахова Татьяна Федоровна

 

Кемерово 2017

 

Цель работы: Ознакомление с жидкими диэлектриками и их применение.

 

Жидкие диэлектрики

Диэлектрик— вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток. Жидкие диэлектрики — молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 10¹⁰ Ом см.Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры.

Общая характеристикажидких диэлектриков.

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.